एक बीआईएस iminoguanidinium ligand के साथ चयनात्मक क्रिस्टलीकरण सल्फेट पृथक्करण
Summary
एक भारतीय मानक ब्यूरो (iminoguanidinium) ligand और सल्फेट के चुनिंदा जुदाई में इसके उपयोग के सीटू जलीय संश्लेषण में के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया है।
Abstract
A simple and effective method for selective sulfate separation from aqueous solutions by crystallization with a bis-guanidinium ligand, 1,4-benzene-bis(iminoguanidinium) (BBIG), is demonstrated. The ligand is synthesized as the chloride salt (BBIG-Cl) by in situ imine condensation of terephthalaldehyde with aminoguanidinium chloride in water, followed by crystallization as the sulfate salt (BBIG-SO4). Alternatively, BBIG-Cl is synthesized ex situ in larger scale from ethanol. The sulfate separation ability of the BBIG ligand is demonstrated by selective and quantitative crystallization of sulfate from seawater. The ligand can be recycled by neutralization of BBIG-SO4 with aqueous NaOH and crystallization of the neutral bis-iminoguanidine, which can be converted back into BBIG-Cl with aqueous HCl and reused in another separation cycle. Finally, 35S-labeled sulfate and β liquid scintillation counting are employed for monitoring the sulfate concentration in solution. Overall, this protocol will instruct the user in the necessary skills to synthesize a ligand, employ it in the selective crystallization of sulfate from aqueous solutions, and quantify the separation efficiency.
Introduction
प्रतिस्पर्धी जलीय समाधान से हाइड्रोफिलिक oxoanions (जैसे, सल्फेट, क्रोमेट, फॉस्फेट) के चुनिंदा जुदाई पर्यावरण remediation के लिए प्रासंगिक, ऊर्जा उत्पादन, और मानव स्वास्थ्य के साथ एक मौलिक चुनौती का प्रतिनिधित्व करता है। 1,2 सल्फेट विशेष रूप से पानी से की वजह से निकालने के लिए मुश्किल है अपनी आंतरिक अनिच्छा अपनी हाइड्रेशन क्षेत्र बहाने के लिए और कम ध्रुवीय वातावरण में विस्थापित। 3 जलीय सल्फेट निकासी और अधिक कुशल बनाने आम तौर पर जटिल रिसेप्टर्स कि मुश्किल और थकाऊ synthesize और शुद्ध, अक्सर विषाक्त अभिकर्मकों और विलायकों को शामिल कर रहे हैं की आवश्यकता है। 4,5
चयनात्मक क्रिस्टलीकरण पानी से जुदाई सल्फेट के लिए एक सरल अभी तक प्रभावी विकल्प प्रदान करता है। 6-9 हालांकि इस तरह के बा 2 +, पंजाब 2 +, या रा 2+ रूप बहुत अघुलनशील सल्फेट लवण के रूप में कुछ धातु फैटायनों, सल्फेट जुदाई में उनके उपयोग नहीं हमेशा व्यावहारिक है उनके उच्च toxi के कारणशहर और कभी कभी कम चयनात्मकता। सल्फेट precipitants के रूप में जैविक ligands रोजगार कार्बनिक अणुओं के लिए विशिष्ट डिजाइन करने के लिए संरचनात्मक विविधता और ज़िम्मा का लाभ लेता है। जलीय सल्फेट क्रिस्टलीकरण के लिए एक आदर्श जैविक ligand पानी में घुलनशील हो सकता है, अभी तक एक अघुलनशील सल्फेट नमक या एक अपेक्षाकृत कम समय में और प्रतिस्पर्धा आयनों की उच्च सांद्रता की उपस्थिति में जटिल रूप में करना चाहिए। इसके अतिरिक्त, यह synthesize और पुनरावृत्ति करने के लिए आसान होना चाहिए। ऐसा ही एक एक ligand, 1,4-बेंजीन-बीआईएस (iminoguanidinium) (BBIG), आत्म इकट्ठे दो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध व्यापारियों, terephthalaldehyde और aminoguanidinium क्लोराइड से बगल में, हाल ही में जलीय सल्फेट जुदाई में अत्यंत प्रभावी होना पाया गया। 10 ligand पानी में घुलनशील क्लोराइड के रूप में है, और चुनिंदा एक अत्यंत अघुलनशील नमक आसानी से सरल निस्पंदन द्वारा समाधान से हटाया जा सकता है कि में सल्फेट के साथ क्रिस्टलीकृत। BBIG ligand फिर एक साथ deprotonation द्वारा ठीक किया जा सकताqueous NaOH और तटस्थ बीआईएस iminoguanidine, जो जलीय एचसीएल के साथ क्लोराइड के रूप में वापस परिवर्तित किया जा सकता है, और पुन: उपयोग किया एक और जुदाई चक्र में के क्रिस्टलीकरण। पानी से सल्फेट को दूर करने में इस ligand की प्रभावकारिता इतना महान है कि समाधान में शेष सल्फेट एकाग्रता की निगरानी अब एक तुच्छ काम है, एक और अधिक उन्नत तकनीक है कि आयनों की मात्रा का पता लगाने का सही माप की अनुमति देता है की आवश्यकता होती है। इस प्रयोजन के लिए, β तरल जगमगाहट गिनती के साथ संयोजन के रूप में radiolabeled 35 एस सल्फेट दरियाफ्त नियुक्त किया गया था, एक तकनीक आमतौर पर तरल-तरल निष्कर्षण विभाजन में उपयोग किया है, और हाल ही में निगरानी सल्फेट क्रिस्टलीकरण में प्रभावी होने के लिए प्रदर्शन किया। 8
इस प्रोटोकॉल सीटू जलीय समाधान से सल्फेट नमक के रूप में अपनी क्रिस्टलीकरण BBIG ligand के संश्लेषण और में एक बर्तन को दर्शाता है। Ligand 11 के पूर्व सीटू संश्लेषण भी एक सह के रूप में प्रस्तुत किया जाता हैBBIG-सीएल की बड़ी मात्रा में उपयोग करने के लिए तैयार है जब तक जो क्रिस्टलीय फार्म में संग्रहित किया जा सकता है के उत्पादन के लिए nvenient विधि। पहले से तैयार BBIG-सीएल ligand का उपयोग करते हुए समुद्री जल से सल्फेट हटाने तो प्रदर्शन किया है। अंत में, 35 एस लेबल सल्फेट और समुद्री जल में सल्फेट एकाग्रता को मापने के लिए β तरल जगमगाहट गिनती के उपयोग प्रदर्शन किया है। इस प्रोटोकॉल मोटे तौर पर जलीय आयनों अलग होने के लिए चयनात्मक क्रिस्टलीकरण के उपयोग की खोज में रुचि रखने वालों के लिए एक ट्यूटोरियल प्रदान करने का इरादा है।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस तकनीक के बजाय लिखित प्रक्रिया है, जो यह काफी मजबूत बनाता से कई विचलन सहिष्णु है। लेकिन वहाँ दो महत्वपूर्ण कदम का पालन किया जाना चाहिए रहे हैं। सबसे पहले, BBIG-सीएल ligand के रूप में संभव के रूप में शुद्ध होने…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the U.S. Department of Energy, Office of Science, Basic Energy Sciences, Chemical Sciences, Geosciences, and Biosciences Division. We thank the University of North Carolina Wilmington for providing the seawater.
Materials
| Terephthalaldehyde | Sigma | T2207 | |
| Aminoguanidinium Chloride | Sigma | #396494 | |
| Sodium Sulfate | Sigma | #239313 | |
| Barium Chloride | Sigma | #342920 | Highly Toxic |
| Ethanol | Any | Reagent Grade (190 proof) | |
| Sodium Hydroxide | EMD | SX0590-1 | |
| Hydrochloric Acid | Sigma | #258148 | |
| Filter Paper | Any | – | Any qualitative or analytical filter paper will work |
| Syringe Filter (0.22 um) | Any | – | Nylon filter |
| 35S Labeled Sulfate | Perkin Elmer | NEX041005MC | |
| Ultima Gold Scintillation Cocktail | Perkin Elmer | #6013329 | |
| Polypropylene Vials | Any | – | |
| Disposable Syringe (2-3 mL) | Any | – | Any disposable plastic syringe works |
References
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